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科学家利用人脸识别技术改进冰雹预报 来源:中国气象报 日期:2019年08月29日09:39

  根据美国国家大气研究中心(NCAR)一项新的研究,人脸识别系统中利用的人工智能技术可提高雷暴及其危害性预报的准确率,改进冰雹预报技术。

  科学家对一个名为卷积神经网络的深度学习模式进行训练,从而识别影响冰雹形成和雹块大小的暴风雨特征。该研究成果刊登在美国气象学会《每月天气评论》上。

  领导研究团队的NCAR科学家大卫·约翰·加涅表示:“我们知道暴风雨的结构会对其是否形成冰雹产生影响。比如说,超级单体比起飑线更易产生冰雹。但是大多数冰雹预测只是观察暴风雨的部分特性,无法识别其更大范围的形态和结构。”

  暴风雨是否产生冰雹取决于诸多气象元素。靠近陆地表面的大气要保持足够湿度,高处的大气要保持干燥。云内的冰冻水平需要距地面相对低一些。可以使冰雹长期处于空中不断增大的强大上升气流也是必要条件。暴风雨中不同高度风向和风速的变化也会起作用。

  不过即使满足以上所有条件,产生的雹体大小仍会存在较大差异,这主要取决于其穿越暴风雨的路径,以及路径途中的条件。这时暴风雨结构就该起作用了。

  加涅表示:“暴风雨的形状极为重要。过去我们只关注暴风雨的单点或者垂直剖面,然而水平结构也极其重要。”

  当前,电脑模式观测的局限性主要在于它们需要描述整个暴风雨物理特征时存在运算方面的复杂性。机器学习提供了一个可能的解决方案,因为机器学习神经网络能够输入大量数据,寻找不同模式,并使神经网络可以自己学习对精确预报冰雹具有关键作用的暴风雨特征。

  加涅利用一种专门用来分析视觉图像的机器学习模式,输入气温、气压、风速、风向等信息,得出这些条件作用下的冰雹模拟结果。之后,机器学习模式会弄清楚暴风雨的哪些特征与冰雹产生及雹体大小相关。

  该研究由美国国家科学基金会(NSF)提供资金支持。NSF项目管理员尼克·安德森表示:“冰雹,尤其是体积大的冰雹会对农业等产生重大影响。用独特的方式和这些深度学习工具可深入了解形成大冰雹的条件,改进模式预报。这将是一个具有创造性、有用的科学学科融合典范。”(来源:NCAR官网 编译:刘淑乔)

(来源:《中国气象报》2019年8月29日三版 责任编辑:苏杰西)



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